Глава 3. Питание клетки
Любая живая клетка питается, т.е. захватывает из внешней среды съедобные для себя вещества (в виде отдельных молекул или больших групп молекул - пищевых частиц, иногда даже целых клеток меньшего размера), и так или иначе использует эти вещества.
! Как клетка использует захваченные из внешней среды питательные вещества
Есть всего два принципиально различных варианта.
Молекулы питательных веществ можно использовать для построения других молекул, выполняющих в жизни клетки какие-нибудь более или менее важные функции, например, различных молекул, входящих в состав клеточной мембраны. Этот вариант использования клеткой питательных веществ называется ассимиляцией.
Другой вариант - по сути дела сжечь их. Если поджечь, например, кусочек сахара или древесины, то он будет гореть, выделяя энергию в виде света и тепла. Клетка умеет производить похожий процесс (он называется дыханием) с отдельными молекулами пищи. Энергия, которая при этом выделяется, используется клеткой, например, для передвижения или для захвата новых пищевых частиц. Подробнее о дыхании мы поговорим в главе «Диссимиляция. Дыхание клетки». Такой вариант использования веществ называется диссимиляцией.
Рис. 13
Ф
агоцитоз
("фагос" - "пожиратель", "цитос"
- "клетка") - питание клетки
сравнительно большими пищевыми частицами
(в том числе другими клетками). Общая
картина фагоцитоза показана на рис. 13.
Проплывающая мимо клетки пищевая частица
касается мембраны и прилипает к ней
(1,2). Мембрана под ней прогибается,
охватывая частицу со всех сторон (3). В
результате образуется мембранный
пузырек с частицей внутри - пищеварительная
вакуоль (4). Она отрывается от мембраны
и уплывает вглубь цитоплазмы. Там она
сливается с другим пузырьком (первичной
лизосомой - от слов "лизис" -
"растворение, расщепление" и "сома"
- "тело"), отделившимся от комплекса
Гольджи (5). Пузырек - результат этого
слияния - называют вторичной лизосомой.
После этого пищевая частица начинает
растворяться. Минут через 20 внутри
вторичной лизосомы виднеются только
несколько маленьких бесформенных
кусочков, почему-то "не захотевших"
растворяться (6). Затем вторичная лизосома
подплывает к мембране клетки и сливается
с ней, выбрасывая из клетки наружу эти
"кусочки" (7б). Другой вариант,
гораздо более приемлемый для многоклеточных
животных – вторичная лизосома выбрасывает
непереваренные остатки в специальную
вакуоль накопления на «вечное
хранение» (7а).
? Как Вы полагаете, чем опасен для организма многоклеточного животного выброс непереваренных остатков в пространство между клетками?
Молекулярные механизмы фагоцитоза
Захват пищевой частицы (рис. 13: этапы
1-3)
Рис. 14
Все эти удивительные превращения происходят благодаря деятельности специальных молекул. На рис. 14а показаны молекулы мембраны клетки (они называются рецепторами), обеспечивающие прилипание пищевой частицы к мембране и образование пищеварительной вакуоли. Рецепторы - это молекулы мембраны клетки, которые могут узнавать другие молекулы (лиганды), и прочно к ним прилипать. Коснувшаяся мембраны частица прилипает в том случае, если на ее поверхности имеются лиганды к каким-нибудь рецепторам, имеющимся на поверхности клетки (на мембране обычно имеется около 100 различных разновидностей рецепторов, и каждый из них "узнает" определенный лиганд).
Растворение частиц пищи во вторичной лизосоме (рис. 13: этапы 5-7)
Пусть в данном конкретном случае клетка захватила с помощью фагоцитоза другую клетку, только маленькую (см. рис.14б). Первичная лизосома принесла из комплекса Гольджи специальные молекулы (пищеварительные ферменты (3)), умеющие "разрезать" большие молекулы (1) (например, полимеры - см. ниже) на части. Из-за этого органоиды захваченной клетки "разваливаются" на отдельные мелкие молекулы (2). В мембране вторичной лизосомы имеются также белки-переносчики (4), которые умеют переносить эти мелкие молекулы через мембрану в цитоплазму клетки.
? Как Вы полагаете, откуда взялись в мембране лизосомы белки - переносчики?